高考化学一轮总复习 专题二十三 化学实验方案的设计与评价模拟创新题.doc

化学实验方案的设计与评价根据高考命题大数据软件分析，重点关注第1、2、4、7、8及创新导向题。模拟精选题1(2016山东淄博期末，5)下面表格中的实验操作、实验现象和结论均正确且相符的是()选项实验操作实验现象结论a将浓硫酸加到蔗糖中搅拌固体变黑膨胀浓硫酸有吸水性b将稀盐酸缓缓滴入na2co3溶液中无气泡产生二者不反应c向某溶液中加入浓naoh溶液并加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验试纸变蓝原溶液中含有nhd向氢氧化铁胶体中滴加氯化铵饱和溶液产生沉淀沉淀为fecl3解析a、将浓硫酸加到蔗糖中搅拌，变黑是因为浓硫酸的脱水性，膨胀是因为c与浓硫酸发生氧化还原反应生成气体，即体现了浓硫酸的脱水性、强氧化性，a错误；b、盐酸滴入na2co3溶液中，由于盐酸的酸性大于碳酸，先生成hco，再生成二氧化碳气体，无气泡产生时不是不反应，b错误；c、湿润的红色石蕊纸变蓝，证明气体是氨气，则原溶液中含有nh，c正确；d、向氢氧化铁胶体中滴加氯化铵饱和溶液，胶体发生聚沉，生成氢氧化铁沉淀，d错误。答案a2(2016岳阳质检)下列图中的实验方案，能达到实验目的的是()ab实验方案实验目的验证fecl3对h2o2分解反应有催化作用制备fe(oh)2并能较长时间观察其颜色cd实验方案实验目的除去co2气体中混有的so2比较hcl、h2co3和h2sio3的酸性强弱解析a项，右边试管中除加fecl3溶液外，还在加热，反应速率快，不能证明fecl3的催化作用，因为加热也能加快反应速率；b项，fe作阳极，发生反应：fe2e2oh=fe(oh)2，石墨作阴极，发生反应：2h2o2e=h22oh，生成的h2可以保持溶液中无氧状态，煤油也可隔绝空气，可以达到实验目的；c项，co2也可以被na2co3溶液吸收：na2co3co2h2o=2nahco3，无法达到实验目的，应选用饱和nahco3溶液；d项，因为浓盐酸易挥发，会有部分hcl挥发到na2sio3溶液中，烧杯中有沉淀生成无法证明是与co2反应生成的(也可能是与挥发的hcl反应)，无法达到实验目的。答案b3(2016湖北宜昌模拟)下列选项中，有关实验操作、现象和结论都正确的是()选项实验操作现象结论a将过量的co2通入cacl2溶液中 无白色沉淀出现 生成的ca(hco3)2可溶于水 b 常温下将al片插入浓硫酸中 无明显现象 al片和浓硫酸不反应 c用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上 试纸变蓝色 浓氨水呈碱性 d 将so2通入溴水中溶液褪色 so2具有漂白性解析co2不能与cacl2反应，a项错误；al遇常温下的浓h2so4会发生钝化，b项错误；so2使溴水褪色是因为发生了氧化还原反应，与so2的漂白性无关，d项错误。答案c4(2016江西南昌一模)下列有关实验操作、现象及结论解释都没有科学性错误的是()操作 现象 结论解释 a过量铁粉加稀硝酸充分反应，滴入kscn溶液产生红色溶液 稀hno3将铁氧化成fe3 b某实验小组从资料上获得信息：fe3可以氧化银单质。他们用这种方法清洗一批作了银镜反应的试管，配制了fe3浓度相同的fecl3溶液和fe2(so4)3溶液，分别用于清洗实验。用fecl3溶液清洗比fe2(so4)3溶液清洗得干净他们认为fe3氧化银单质的过程可能是一个可逆过程：fe3agfe2ag c苯酚钠溶液中通入少量co2气体溶液变浑浊碳酸酸性强于苯酚，溶液中还有na2co3生成 d向饱和碳酸钠溶液通过量co2气体产生沉淀因为析出na2co3解析a项，过量铁粉，反应生成亚铁离子，加入kscn溶液、溶液不显红色，错误； b项，氯化银的溶解度比硫酸银的小，fe3agfe2ag，fecl3溶液中的氯离子能使平衡向右移动，正确；c项，反应生成碳酸氢钠，碳酸钠碱性较强，能与苯酚反应，错误；d项，碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小，析出碳酸氢钠，错误。答案b5(2015哈尔滨期末，13)化学中常借助于图像这一表现手段以清晰地突出实验装置的要点，形象地阐述化学过程的原理。下列有关化学图像表现的内容正确的是()解析a项，通过测量一段时间内生成的h2的体积，来测定一定时间内生成h2的反应速率，正确；b项，分液漏斗下端应紧贴烧杯内壁，错误；c项，火柴端的导管应为长管并插入液面以下，抽气管端的导管应为短管，错误；d项，比较非金属性时，应使用该元素的最高价氧化物对应的水化物，故不应该用稀盐酸，错误。答案a6(2014郴州质检)下列各组中的实验步骤及现象，能达到相应实验目的的是()实验目的实验步骤及现象a检验亚硫酸钠试样是否变质试样白色沉淀沉淀不溶解b制取氯气并探究氯气是否具有漂白性mno2和浓盐酸气体褪色c证明酸性条件下h2o2氧化性比i2强碘化钠溶液溶液变蓝色d探究浓度对化学平衡的影响fecl3和kscn混合溶液红色变深解析a项，na2so3也能与ba(no3)2反应生成白色沉淀baso3，加稀硝酸，baso3被氧化为baso4，白色沉淀也不溶解，不能检验na2so3试样是否变质，错误；b项，mno2和浓盐酸在加热的条件下生成的氯气中含有水蒸气，氯气与水蒸气反应生成的hclo也能使干燥的有色布条褪色，不能达到检验氯气是否具有漂白性的目的，错误；c项，稀硝酸也能把碘离子氧化为i2，不能证明酸性条件下h2o2的氧化性比i2强，错误；d项，对于化学平衡fecl33kscnfe(scn)33kcl，加入fecl3固体增大了反应物的浓度，平衡正向移动，生成更多的fe(scn)3，溶液红色变深，能够达到探究浓度对化学平衡的影响，正确。答案d7(2016江西宜春联考期末，28)cocl26h2o是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为co2o3、co(oh)3，还含少量fe2o3、al2o3、mno等)制取cocl26h2o的工艺流程如下：已知：浸出液中含有的阳离子主要有h、co2、fe2、mn2、al3等；部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的ph见下表：(金属离子浓度为：0.01 mol/l)沉淀物fe(oh)3fe(oh)2co(oh)2al(oh)3mn(oh)2开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8cocl26h2o熔点为86 ，加热至110120 时，失去结晶水生成无水氯化钴。(1)写出浸出过程中co2o3发生反应的离子方程式_。(2)写出naclo3发生反应的主要离子方程式_；若不慎向“浸出液”中加过量naclo3时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式_。(3)“加na2co3调ph至a”，过滤所得到的两种沉淀的化学式为_。(4)制得的cocl26h2o在烘干时需减压烘干的原因是_。(5)萃取剂对金属离子的萃取率与ph的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是_；其使用的最佳ph范围是_。 a2.02.5 b3.03.5 c4.04.5 d5.05.5(6)为测定粗产品中cocl26h2o含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量agno3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中cocl26h2o的质量分数大于100%，其原因可能是_。(答一条即可)解析(1)向水钴矿主要成分为co2o3、co(oh)3，还含少量fe2o3、al2o3、mno等加入盐酸和亚硫酸钠，浸出液含有的阳离子主要有h、co2、fe2、mn2、al3等，所以co2o3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原反应，根据电荷守恒和得失电子守恒，反应为：co2o3so4h=2co2so2h2o。(2)加入naclo3，会使fecl2中铁元素的化合价23，并将氯离子氧化成氯气，发生的反应为：clo6fe26h=cl6fe33h2o，clo5cl6h=3cl23h2o。(3)加na2co3调ph至a，铝离子能与碳酸根离子发生水解相互促进反应生成氢氧化铝和二氧化碳，水解的离子方程式为：2al33co3h2o=2al(oh)33co2；铁离子能与碳酸根离子发生水解相互促进反应生成氢氧化铁和二氧化碳，水解的离子方程式为：2fe33co3h2o=2fe(oh)33co2，所以沉淀为fe(oh)3、al(oh)3。(4)根据题意知，cocl26h2o常温下稳定无毒，加热至110120 时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴，为防止其分解，制得的cocl26h2o需减压烘干。(5)根据流程图可知，此时溶液中存在mn2、co2金属离子，由萃取剂对金属离子的萃取率与ph的关系可知调节溶液ph在3.03.5之间，可使mn2完全沉淀，并防止co2转化为co(oh)2沉淀。(6)根据cocl26h2o的组成分析，造成产品中cocl26h2o的质量分数大于100%的原因可能是：1、含有杂质，导致氯离子含量大，2、结晶水化物失去部分水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大。答案(1)co2o3so4h=2co2so2h2o(2)clo6fe26h=cl6fe33h2oclo5cl6h=3cl23h2o(3)fe(oh)3、al(oh)3(4)降低烘干温度，防止产品分解(5)除去溶液中的mn2b(6)粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水8(2016江西南昌一模)碳酸锂(相对分子质量74)广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业。制备流程如下：已知：碳酸锂的溶解度为(g/l)温度/010203040506080100li2co31.541.431.331.251.171.081.010.850.72(1)锂辉石(li2al2si4ox)可以用氧化物的形式表示其组成形式为_。(2)硫酸化焙烧工业反应温度控制在250300 ，主要原因是_；同时，硫酸用量为理论耗酸量的115%左右，硫酸如果加入过多则_(填入选项代号)。a增加酸耗量b增加后续杂质的处理量c增加后续中和酸的负担(3)水浸时，需要在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是_。(4)“沉锂”的化学反应方程式为_。(5)“沉锂”需要在95 以上进行，主要原因是_。过滤碳酸锂所得母液中主要含有硫酸钠，还可能含有_和_。解析锂辉石加硫酸，浸取焙烧，氧化铝、氧化锂溶解，二氧化硅不反应，水浸时加入碳酸钙，除去未反应的硫酸，同时调节溶液ph值，可以将al3转化为al(oh)3沉淀，过滤除去不溶物，滤液再进行深度净化后主要为li2so4、na2so4，最后加入na2co3，转化为溶解度更小的li2co3析出。(1)锂辉石(li2al2si4ox)可以用氧化物的形式表示，其组成形式为：li2oal2o34sio2。(2)温度低于250，反应速率较慢，温度高于300，硫酸挥发较多，反应温度控制在250300，反应速率较快，避免硫酸挥发；硫酸如果加入过多，消耗的酸多，后续中还需要除去过量的硫酸，增加后续杂质的处理量、增加后续中和酸的负担。(3)加入碳酸钙除去未反应的硫酸，同时调节溶液ph值，除去大部分杂质。(4)“沉锂”过程是碳酸钠与li2so4反应生成li2co3，反应方程式为：na2co3li2so4=li2co3na2so4。(5)温度越高，碳酸锂溶解度降低，减少碳酸锂溶解，可以增加产率；溶液中硫酸钠不反应，使用的碳酸钠要过量，少量碳酸锂溶解在溶液中，过滤碳酸锂所得母液中主要含有硫酸钠，还可能含有碳酸钠、碳酸锂。答案(1)li2oal2o34sio2(2)温度低于250 ，反应速率较慢，温度高于300 ，硫酸挥发较多abc(3)除去多余的硫酸，同时调整ph，除去大部分杂质(4)na2co3li2so4=li2co3na2so4(5)温度越高，碳酸锂溶解度降低，可以增加产率碳酸钠碳酸锂9(2015河南豫东、豫北十所名校联考)硝基苯是重要的精细化工原料，是医药和染料的中间体，还可作有机溶剂。制备硝基苯的过程如下：组装如下图反应装置。配制混酸，取100 ml烧杯，用20 ml浓硫酸与18 ml浓硝酸配制混酸，加入漏斗中，把18 ml苯加入三颈烧瓶中。向室温下的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混合均匀。在5060 下发生反应，直至反应结束。除去混酸后，粗产品依次用蒸馏水和10% na2co3溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。(2)可能用到的有关数据列表如下物质熔点/沸点/密度(20 )/溶解性苯5.5800.88微溶于水硝基苯5.7210.91.205难溶于水1，3二硝基苯893011.57微溶于水浓硝酸831.4易溶于水浓硫酸3381.84易溶于水请回答下列问题：(1)配制混酸应在烧杯中先加入_。(2)恒压滴液漏斗的优点是_。(3)实验装置中长玻璃管可用_代替(填仪器名称)。(4)反应结束后产品在液体的_层(填“上”或者“下”)，分离混酸和产品的操作方法为_。(5)用10%na2co3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时，怎样验证液体已洗净？_。(6)为了得到更纯净的硝基苯，还需先向液体中加入_除去水，然后蒸馏。解析(1)由于浓硫酸的密度比浓hno3的大，故配制浓硫酸和浓硝酸混酸时应先在烧杯中加入浓硝酸，然后沿烧杯内壁加入浓硫酸，边加边搅拌。(2)恒压滴液漏斗内压强与发生器内压强相等，使漏斗内液体能顺利流下。(3)长玻璃管的作用是冷凝回流苯和浓硝酸，故可用冷凝管代替。(4)硝基苯难溶于水且密度比浓硝酸、浓硫酸的小，在反应后的液体中，硝基苯在上层，可用分液的方法分离混酸和产品。(5)验证液体已洗净，只需检验液体中不存在co即可，故可加入cacl2或bacl2溶液检验。(6)为了得到更纯净的硝基苯，还需向液体中加入无水氯化钙除去水，然后蒸馏。答案(1)浓硝酸(2)可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等，使漏斗内液体能顺利流下(3)冷凝管(球形冷凝管或直行冷凝管均可)(4)上分液(5)取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，若无沉淀生成，说明已洗净(6)氯化钙10(2014山东潍坊联考，18)工业上常用含少量sio2、al2o3的铬铁矿(feocr2o3)冶炼铬，简要流程如下：(1)完成下列化学方程式(在横线上填写物质的化学式及系数)：2feocr2o34na2co37nano34na2cro4fe2o34co2_。(2) 操作包括过滤与洗涤，在实验中进行洗涤沉淀的操作是_；操作可选用的装置(部分夹持装置略去)是_(填序号)。(3)写出能够完成操作的相关反应的化学方程式_。(4)化学需氧量(cod)可度量水遭受有机物污染的程度。在强酸并加热的条件下，用k2cr2o7作强氧化剂处理水样，并测定消耗的k2cr2o7的量，然后换算成相当于o2的含量称为化学需氧量(以mgl1计)。化学兴趣小组测定某水样的化学需氧量(cod)过程如下：.取a ml水样置于锥形瓶中，加入10.00 ml 0.250 0 moll1的k2cr2o7溶液。.加指示剂，用c mol l1的硫酸亚铁铵(nh4)2fe(so4)2溶液滴定，终点时消耗b ml(此步骤的目的是用fe2把多余的cr2o转化为cr3)。中量取k2cr2o7溶液的仪器是_。计算该水样的化学需氧量时需用到下列关系：要除去1 mol cr2o需消耗_ mol fe2，1 mol cr2o相当于_ mol o2。解析(1)根据化学方程式中的元素守恒和原子个数守恒可知需要补充“7nano2”。(2)向漏斗中的沉淀上加蒸馏水，至浸没沉淀，待液体流下，重复该操作23次即可。操作是加热煅烧，故选用装置d。(3)操作前后的物质分别为cr2o3和cr，可以采用铝热反应，使cr2o3还原为cr，也可以采用电解的方法。(4)k2cr2o7具有强氧化性，故选用酸式滴定管或移液管。fe2与cr2o发生氧化还原反应生成fe3和cr3，根据得失电子守恒可知，1 mol cr2o需消耗6 mol fe2；根据cr2o2cr3转移6e，o22h2o转移4e可知，1 mol cr2o相当于1.5 mol o2。答案(1)7nano2(2)向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待液体流下，重复操作23次d(3)2cr2o34cr3o2或2alcr2o32cral2o3(4)酸式滴定管或移液管61.5创新导向题考向一气体制备实验方案的设计与评价角度1常见气体的制备与收集角度2气体的净化与尾气处理角度3气体性质的检验1实验室制取气体的装置如图所示，其中发生装置相同，干燥和集气装置有两套，分别用图1和图2表示。下列选项正确的是()发生装置中的药品干燥和集气装置a过氧化钠和水图2b大理石和稀盐酸图1c铜和稀硝酸图2d氯化铵和消石灰图1解析a项，过氧化钠和水反应生成o2，可用向上排空气法收集，正确；b项，产生的co2不能用碱石灰干燥，也不能用向下排空气法收集；c项，生成的no不能用排空气法收集；d项，氯化铵和消石灰在不加热的条件下不能发生反应生成nh3。答案a考向二探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价角度1探究物质性质的实验方案设计与评价角度2探究物质组成的实验方案设计与评价角度3定量型综合实验2某校研究性学习小组的同学学习完氮的有关性质之后，对氮元素的氢化物和氧化物的性质进行了更深入的研究。.nh3的性质探究(1)实验室制取氨气的化学方程式为_。(2)某同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法，想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气。你认为他能否达到目的？_(填“能”或“否”)，理由是_。(3)该小组的同学设计了如下图所示的实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)，探究氨气的还原性。该装置在设计上有一定缺陷，为保证实验结果的准确性，对该装置的改进措施是_。利用改进后的装置进行实验，观察到cuo变为红色物质，无水cuso4变蓝色，同时生成一种无污染的气体。则氨气与cuo反应的化学方程式为_。有同学认为：nh3与cuo反应生成的红色物质中可能含有cu2o。已知：cu2o是一种碱性氧化物，在酸性溶液中，cucucu2。请设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有cu2o：_。.no2的性质探究该小组的同学还设计了如图所示装置，用以制取no2并验证no2能否支持木条燃烧(忽略n2o4的存在，图中铁架台等夹持仪器均已略去)。已知：2cu(no3)22cuo4no2o2。(4)当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了。有的同学得出“no2能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？_(填“正确”或“不正确”)，理由是_。(5)nh3与no2在一定条件下可以反应生成无污染性气体，体现了nh3的还原性，化学方程式为_。解析(1)实验室制取氨气使用固体消石灰和nh4cl，故化学方程式为2nh4clca(oh)2cacl22nh32h2o。(2)氯气在水中的溶解度是12，在饱和食盐水中的溶解度更小；氨气极易溶于水、氯化铵对氨气在水中的溶解度影响不大，故不可用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气。(3)a装置中会有水蒸气生成，故应该在装置a与b之间增加装有碱石灰的干燥管除去水蒸气，以免干扰后续实验中水蒸气的检验。无水cuso4变蓝色，说明反应有水蒸气生成；cuo变为红色物质应该是cu，根据氧化还原反应，无毒的气体应该是n2，所以氨气与cuo反应的化学方程式为3cuo2nh33cun23h2o。检验cu中是否有cu2o，根据cu不与稀硫酸反应，而cu2o在酸性环境中生成cu2使溶液呈蓝色，故可以取少许样品，加入稀h2so4，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有cu2o，反之则没有。(4)在集气瓶中收集到的是4no2和o2，此时混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气体积分数相当；空气中带火星的木条不复燃，而在no2和o2混合气体中木条复燃，所以no2能支持燃烧。(5)nh3与no2在一定条件下可以反应生成无污染性气体，体现了nh3的还原性，故生成的气体是氮气，反应方程式是8nh36no27n212h2o。答案(1)2nh4clca(oh)2cacl22nh32h2o(2)否氨气极易溶于水，氯化铵对氨气在水中的溶解度影响不大(3)在装置a与b之间增加装有碱石灰的干燥管3cuo2nh33cu3h2on2取少许样品，加入稀h2so4，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有cu2o，反之则没有(4)